JP5293210B2

JP5293210B2 - 充填塔

Info

Publication number: JP5293210B2
Application number: JP2009005757A
Authority: JP
Inventors: 譲木下; 聡志三輪
Original assignee: Kurita Water Industries Ltd
Current assignee: Kurita Water Industries Ltd
Priority date: 2009-01-14
Filing date: 2009-01-14
Publication date: 2013-09-18
Anticipated expiration: 2029-01-14
Also published as: JP2010162462A

Description

本発明は、イオン交換樹脂等の充填材を有した充填塔に関する。詳しくは、イオン交換樹脂塔として用いることができ、またイオン交換樹脂のイオン交換基を置換したり、イオン交換樹脂を修飾処理するための設備等としても好適に用いることができる充填塔に関する。

イオン交換樹脂塔の従来例として、特開２００６−１８４０４５に、イオン交換樹脂塔体内の下部にコーン形の支材体（同号公報では仕切スクリーンと称している。）を設け、この支材体の上側にイオン交換樹脂を充填したものが記載されている。この支材体の中央の最低位部に、イオン交換樹脂移送用の配管が接続されている。イオン交換樹脂塔体の底部には、処理液を流出させるための配管が設けられている。被処理液はイオン交換樹脂塔体の上部から塔体内に供給され、イオン交換樹脂と接触した後、支材体を通過し、流出配管から取り出される。イオン交換樹脂を排出する場合には、第００３４〜００３５段落の通り、上記移送用配管に設けられたバルブを開け、該移送用配管を介してイオン交換樹脂を排出する。

特開平９−１２２５０２の図１等には、イオン交換樹脂を充填するための脱塩イオン交換樹脂塔の下部に水平に支材体を設け、この支材体上にイオン交換樹脂を充填し、イオン交換樹脂塔底部に接続した配管から処理水を取り出すようにした脱塩装置が記載されている。同号公報では、第０００８段落の通り、イオン交換樹脂の移送を行うために、イオン交換樹脂塔の底部から移送管を支材体の上方にまで立ち上げ、この移送管に設けたバルブを開いてイオン交換樹脂を抜き出すようにしている。

特開２００６−１８４０４５号公報特開平９−１２２５０２号公報

上記特許文献１のイオン交換樹脂装置にあっては、イオン交換樹脂塔体の底部は平坦であり、このイオン交換樹脂塔体底部に差し込んだ配管から処理水を流出させるようにしているため、イオン交換樹脂塔内から処理水を抜き取るときにイオン交換樹脂塔底部に処理水が残留し易い。

上記特許文献２の脱塩装置にあっては、同文献に図示されているように支材体が水平であるため、イオン交換樹脂を移送させるときにイオン交換樹脂が支材体上に残留し易い。

本発明は、上記従来の問題点を解決し、イオン交換樹脂塔内からイオン交換樹脂などの充填材を取り出し易く、また処理水などの液も残留させることなく速やかに流出させることができる充填塔を提供することを目的とする。

請求項１の充填塔は、筒軸心方向を上下方向として設置され、内部に粒子状の充填材が充填される筒状のカラムと、該カラムの底部材と、該カラム内の下部に設けられた、該充填材を支持する支材体と、該カラム内の充填材をカラム外に流出させるための充填材流出部と、該支材体の下側から液を流出させるための液流出部と、を有し、該支材体は、中央部ほど低位となる形状であり、該中央部に前記充填材流出部が連なっている充填塔において、該底部材は、中央部ほど低位となる形状であり、該底部材の中央部に前記充填材流出部と液流出部とが同軸状に設けられている充填塔であって、該充填材流出部を取り巻くように液流出部が設けられており、該充填材流出部は、軸心方向を上下方向とし、上端部が前記支材体に連なるシリンダと、該シリンダ内に上下動可能に配置されたピストンと、該シリンダの下部側面に設けられた充填材排出口と、該ピストンを該充填材排出口よりも上位の位置と下位の位置との間で移動させる移動手段と、を備えてなることを特徴とするものである。

請求項２の充填塔は、請求項１において、前記カラム内に下部からガス及び／又は液を供給して充填材の排出を促進させるガス及び／又は液の供給手段を備えたことを特徴とするものである。

請求項３の充填塔は、請求項１又は２において、前記支材体は傾斜角度が１〜３０°のコーン形状であることを特徴とするものである。

請求項４の充填塔は、請求項１ないし３のいずれか１項において、充填材はイオン交換樹脂であることを特徴とするものである。

本発明の充填塔にあっては、充填材を支持する支材体が中央部ほど低位となる形状であり、この支材体の中央部に充填材流出部が連なっている。このため、支材体上の充填材を支材体上に残留させることなく充填材流出部からスムーズに流出させることができる。

また、底部材は中央部ほど低位となっており、この中央部に液流出部が充填材流出部と同軸状に設けられている。このため、底部材上に液を残留させることなく液を液流出部から流出させることができる。

この液流出部を、充填材流出部を取り巻くように設けると、底部材上の液が液流出部に向って流れ落ち、液流出部にスムーズに流れ込むようになる。

本発明の充填塔にあっては、ピストンを充填材排出口よりも下位にまで下降させると、充填材排出口が開放し、充填材が該充填材排出口から流出する。この下降時には、充填材の重量はピストンを押し下げるように作用するので、ピストンはスムーズに下降する。

充填材が流出した後、ピストンを充填材排出口よりも高位にまで移動させると、充填材排出口が閉じ、支材体上に充填材を堆積させることが可能となる。

なお、このピストン上昇に際しては、ピストンの上側には充填材は存在しないので、ピストンをスムーズに上昇させることができる。

請求項２の充填塔では、カラム内にガス又は液を供給し、支材体上の充填材をほぐしたりスラリー状としたりすることにより、充填材の排出を促進させることができる。

実施の形態に係るイオン交換樹脂としてのイオン交換樹脂処理塔の縦断面図である。第１図の下部の拡大図である。イオン交換樹脂処理設備のフロー図である。

以下、図面を参照して実施の形態について説明する。第１図は実施の形態に係る充填塔としてのイオン交換樹脂処理塔の縦断面図、第２図は第１図の下部の拡大図、第３図はイオン交換樹脂処理設備のフロー図である。

［イオン交換樹脂処理塔の構成］
第１，２図を参照して充填塔としてのイオン交換樹脂処理塔１の構成について説明する。

このイオン交換樹脂処理塔１は、筒軸心方向を上下方向とした円筒形のカラム２と、該カラム２の底部に装着された底部材としてのボトムプレート３と、該カラム２の頂部に装着されたトッププレート４と、カラム２の上部に設けられた、イオン交換樹脂の充填パイプ５と、トッププレート４の下側に沿って略水平に設けられたフィルタ６と、ボトムプレート３の上面に沿って設けられた支材体７と、ボトムプレート３の中央部に設けられた液の流出口９と、該流出口９の軸心部を上下方向に貫通するように設けられたイオン交換樹脂流出部１８等を備えている。支材体７及びボトムプレート３は、中央部に向って下り勾配となるコーン形状である。支材体７の下り勾配角度は１〜６０°特に５〜３０°が好ましい。

トッププレート４の中央部には液の流入口４ａが設けられている。トッププレート４の下面は、この流入口４ａに向って傾斜が設けられており、トッププレート４の下面とフィルタ６との間には若干の間隔があいている。

上記のフィルタ６及び支材体７は、液を通過させ、イオン交換樹脂を通過させないものが用いられ、例えば焼結金網、焼結金属、多孔質樹脂などが好適である。なお、支材体７とボトムプレート３の上面との間に流路材を介在させてもよい。

イオン交換樹脂流出部１８は、軸心方向を上下方向として該液流出口９の中央部に該流出口９と同軸状に設けられたシリンダ１０と、該シリンダ１０内を上端から下端まで移動可能なピストン１１と、該ピストン１１をピストンロッド１２を介して上下動させる油圧ジャッキ１３と、シリンダ１０の下部側面に設けられた排出口１４と、該排出口１４に連なる配管接続部１５とを備えている。この配管接続部１５は、その先端に向って下り勾配となっている。

このピストン１１を排出口１４よりも上方、好ましくは第２図のようにシリンダ１０の上端にまで上昇させると、排出口１４は閉鎖状態となり、イオン交換樹脂は流出しない。イオン交換樹脂を排出するには、ピストン１１をシリンダ１０の下端にまで下降させる。これにより、支材体７上のイオン交換樹脂がシリンダ１０及び排出口１４を通って流出する。

液流出口９の下側に液流出用ハウジング１６が取り付けられ、このハウジング１６に配管接続部１７が設けられている。シリンダ１０はハウジング１６の中央部を上下方向に貫くように設けられている。シリンダ１０の上部の外周囲には、全周にわたって、液流出口９が存在する。

このカラム２内にイオン交換樹脂を導入するには、イオン交換樹脂を水に分散させてスラリー状とし、このスラリーを充填パイプ５からイオン交換樹脂塔内に供給する。なお、イオン交換樹脂が落下の衝撃で損壊しないようにするために、イオン交換樹脂塔内に所定量の水を張っておくのが好ましい。

このように構成されたイオン交換樹脂処理塔１にあっては、イオン交換樹脂を支持する支材体７が中央部ほど低位となるコーン形状であり、この支材体７の中央部にシリンダ１０の上端が連なっている。このため、ピストン１１を下降させて排出口１４を開放すると、支材体７上のイオン交換樹脂を支材体７上に残留させることなく排出口１４からスムーズに流出させることができる。

また、ボトムプレート３は中央部ほど低位となっており、この中央部に液流出口９が設けられている。このため、ボトムプレート３上に液を残留させることなく液を液流出９からハウジング１６を介して流出させることができる。

この実施の形態では、液流出口９がシリンダ１０を全周にわたって取り巻くように設けているので、ボトムプレート３上の液が液流出口９にスムーズに流れ込む。

この実施の形態にあっては、排出口１４をピストン１１の上下動によって開閉させるようにしており、イオン交換樹脂の重量はピストン１１を押し下げるように作用するので、ピストン１１はスムーズに下降する。

イオン交換樹脂が流出した後、ピストン１１を上昇させる場合には、ピストン１１の上側にはイオン交換樹脂は存在しないので、ピストン１１をスムーズに上昇させることができる。

［イオン交換樹脂処理設備のフロー］
次に、第３図を参照して、Ｎａ型イオン交換樹脂をＣａ型とするための処理設備について説明する。この設備は第１，２図に示すイオン交換樹脂処理塔１を備えたものである。

このイオン交換樹脂処理塔１内に供給するイオン交換樹脂スラリーを調製するためのスラリータンク２１に限外濾過処理水（以下ＵＦ水と記載する。）が配管２０を介して導入される。このタンク２１にはイオン交換樹脂Ｒが配管２２から供給され、撹拌機２３によって攪拌されてイオン交換樹脂スラリーとなる。このイオン交換樹脂スラリーは、スラリーポンプ２４、配管２５を介して充填パイプ５に送られる。イオン交換樹脂スラリー中の水を、配管接続部１７に連なる配管２７から流出することにより、イオン交換樹脂処理塔１内に所定量のイオン交換樹脂を充填する。

このイオン交換樹脂処理塔１内に供給されるＣａＣｌ_２溶液を調製するためのタンク３１が設けられている。このタンク３１には、配管３０を介してＵＦ水が供給されるとともに、供給管３２を介してＣａＣｌ_２が供給され、撹拌機３３によって攪拌されて規定濃度のＣａＣｌ_２溶液が調製される。このＣａＣｌ_２溶液は、配管３５，３６，ポンプ３７及び配管３８を介してイオン交換樹脂処理塔１に供給される。この配管３８には、イオン交換樹脂処理塔１内を加圧するための加圧エアー供給用配管３９が接続されている。

イオン交換樹脂処理塔１に供給され、イオン交換樹脂処理塔１内でイオン交換樹脂と接続したＣａＣｌ_２溶液は、該イオン交換樹脂処理塔１の底部から配管４１を介して回収タンク４２に導入される。回収されたＣａＣｌ_２溶液は、該タンク４２から配管４３，３６，ポンプ３７及び配管３８を介して該イオン交換樹脂処理塔１に供給され、イオン交換樹脂の処理に再度用いられる。

イオン交換樹脂処理塔１内でＣａＣｌ_２溶液と接触してＣａ型となったイオン交換樹脂を洗浄（リンス）するために、ＵＦ水タンク４７内のＵＦ水が配管４８，３６，ポンプ３７及び配管３８を介してイオン交換樹脂処理塔１に供給される。この洗浄排水は、配管４１から分岐する排出用配管４４から排出される。なお、この配管４４と前記配管３８とを接続するように配管４５が設けられている。また、配管４１に逆洗用空気の供給ライン４６が接続されている。

イオン交換樹脂処理塔１内で処理された後のＣａ型イオン交換樹脂は、排出口１４に連なる配管５１を介して次工程（例えば乾燥工程）に送られる。

Ｎａ型イオン交換樹脂をＣａ型にするための処理手順の一例は次の通りである。
(1)ＣａＣｌ_２溶液調製タンク３１にて５％塩化カルシウム溶液を調製する。
(2)ＵＦ水タンク４７にＵＦ水を張る。
(3)スラリータンク２１にＵＦ水を張る。
(4)イオン交換樹脂処理塔１内にＵＦ水をスラリータンク２１よりスラリーポンプ２４で移液して、イオン交換樹脂処理塔１内をＵＦ水で満たす。なお、このとき、ピストン１１は上昇限に位置している。
(5)スラリータンク２１にＵＦ水を張る。
(6)スラリータンク２１にＮａ型イオン交換樹脂を投入し、Ｎａ型イオン交換樹脂スラリーを作成する。
(7)タンク２１内のＮａ型イオン交換樹脂スラリーをスラリーポンプ２４でイオン交換樹脂処理塔１に移送し、余剰水を配管２７から排出してイオン交換樹脂処理塔１内にＮａ型イオン交換樹脂を充填する。
(8)スラリータンク２１をＵＦ水で水洗する。
(9)スラリータンク２１にＵＦ水を張る。
(10)スラリータンク２１から充填パイプ５までの配管２５等にスラリーポンプ２４で適当量のＵＦ水を流し、その間に残留している樹脂をイオン交換樹脂処理塔１に入れる。
(11)タンク４２内の回収ＣａＣｌ_２溶液やタンク３１内の５％ＣａＣｌ_２溶液をポンプ３７，配管３８等によってイオン交換樹脂処理塔１に所定量通液し、Ｃａ置換処理を行う。イオン交換樹脂処理塔１から流出するＣａＣｌ_２溶液を、流出口９、配管４１を介して回収タンク４２に回収する。
(12)Ｃａ置換終了後、ＵＦ水タンク４７よりイオン交換樹脂処理塔１にＵＦ水を通液し、樹脂を洗浄する。この洗浄排水は配管４４から排出する。
(13)ピストン１１を下降させて排出口１４を開け、イオン交換樹脂処理塔１内にてスラリー状となっているイオン交換樹脂を配管５１を介して乾燥機へ移送する。この際、必要に応じて配管３９からイオン交換樹脂処理塔１の頂部にエアーを入れ、排出速度を大きくする。
(14)スラリータンク２１よりＵＦ水を配管２５及び充填パイプ５を通してイオン交換樹脂処理塔１に送り、イオン交換樹脂処理塔１内の残留樹脂を排出する。
(15)ピストン１１を上昇させて排出口１４を閉め、ＵＦ水タンク４７内のＵＦ水を、ポンプ３７，配管３８，４５，４１を介してイオン交換樹脂処理塔１の底部からイオン交換樹脂処理塔１内に所定量送り込む。次いでピストン１１を下降させて排出口１４を開き、イオン交換樹脂処理塔１内に微量に残留する樹脂を排出する。
(16)上記(15)の工程を２〜３回程度繰り返す。

以上により、Ｎａ型イオン交換樹脂のＣａ型への置換処理工程が終了する。

この第３図の処理設備によると、イオン交換樹脂のイオン交換基を置換したり、修飾したりすることが容易であり、また、置換や修飾が終了したイオン交換樹脂を残留させることなくイオン交換樹脂処理塔１から速やかに排出することができる。このため、イオン交換樹脂の残留に起因したイオン交換樹脂ロットの混合が防止される。

１イオン交換樹脂処理塔（充填塔）
２カラム
３ボトムプレート（底部材）
４トッププレート
５充填パイプ
６フィルタ
７支材体
９流出口
１０シリンダ
１１ピストン
１３油圧ジャッキ
１４排出口

Claims

筒軸心方向を上下方向として設置され、内部に粒子状の充填材が充填される筒状のカラムと、
該カラムの底部材と、
該カラム内の下部に設けられた、該充填材を支持する支材体と、
該カラム内の充填材をカラム外に流出させるための充填材流出部と、
該支材体の下側から液を流出させるための液流出部と、
を有し、該支材体は、中央部ほど低位となる形状であり、該中央部に前記充填材流出部が連なっている充填塔において、
該底部材は、中央部ほど低位となる形状であり、
該底部材の中央部に前記充填材流出部と液流出部とが同軸状に設けられている充填塔であって、
該充填材流出部を取り巻くように液流出部が設けられており、
該充填材流出部は、
軸心方向を上下方向とし、上端部が前記支材体に連なるシリンダと、
該シリンダ内に上下動可能に配置されたピストンと、
該シリンダの下部側面に設けられた充填材排出口と、
該ピストンを該充填材排出口よりも上位の位置と下位の位置との間で移動させる移動手段と、
を備えてなることを特徴とする充填塔。
請求項１において、前記カラム内に下部からガス及び／又は液を供給して充填材の排出を促進させるガス及び／又は液の供給手段を備えたことを特徴とする充填塔。
請求項１又は２において、前記支材体は傾斜角度が１〜３０°のコーン形状であることを特徴とする充填塔。
請求項１ないし３のいずれか１項において、充填材はイオン交換樹脂であることを特徴とする充填塔。